基于ATAM架构分析 amper架构

   基本概念

• 为什么要有多处理器架构？

由于摩尔定律的失效，单个CPU内的晶体管的数量接近于饱和状态，因此单个CPU的性能已经接近饱和状态，这时，要想提高计算机的性能，就必须朝着多核架构发展。多核架构中，常见的有两种架构，SMP架构和AMP架构。

• SMP(Symmetric Multiprocessing)架构：即多处理器架构，是目前最常见的多处理器计算机架构
• AMP(Asymmetric Multiprocessing)架构：即非对称多处理器架构，则是与SMP架构相对的概念

SMP架构和AMP架构的主要区别是什么呢？主要有以下几点

1. SMP架构的多个处理器都是同构的，使用相同架构的CPU;而AMP架构的多个处理器可能是异构的。
2. SMP架构的多个处理器共享统一内存地址空间；而AMP架构的每个处理器则拥有自己的独立地址空间。
3. SMP架构的多个处理器通常共享一个操作系统实例；而AMP架构的每个处理器可以有或者没有运行操作系统，每个处理器可以独立运行不同的操作系统。
4. SMP架构的多个处理器之间可以通过共享内存来协调通信；而AMP则需要提供一种处理器间的通信机制。

在SMP架构中，又可以分为NUMA架构和UMA架构

• NUMA(non-Uniform Memory Access)非均匀内存访问架构是指多处理器系统中，内存的访问时间是依赖处理器和内存之间相对位置的。在这种设计里面存在和处理器相近的内存，通常称作本地内存；还有和处理器相对远的内存，通常称之为远端内存。
• UMA(Uniform Memory Access)均匀内存访问架构则是与NUMA架构相反，所以处理器对共享内存的访问距离和时间是相同的。

NUMA架构图结构如下所示：

• 每个CPU核独享L1、L2级缓存，L3级缓存为共享缓存
• 一个SOCKET称之为一个NUMA结点，不同NUMA节点之间通过总线连接
• 接近NUMA结点的内存成为本地内存，其他NUMA节点的内存称之为远端内存
• NUMA节点对本地内存的访问更快

NUMA架构图

NUMA结点的内存分配方式

• Local分配：分配本地内存
• InterLeaved分配：交错分配内存
• Blocked分配：如图所示

NUMA结点的内存分配方式